DE1529813C

DE1529813C - Device for mixing, kneading and degassing plastic masses

Info

Publication number: DE1529813C
Application number: DE19651529813
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Muttenz Gresch (Schweiz) B29f3 10
Original assignee: Buss Ag, Basel (Schweiz)
Priority date: 1965-02-08
Filing date: 1965-08-31
Publication date: 1973-05-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen, Kneten und Entgasen von plastischen Massen, die eine mit unterbrochenen Schneckenstegen versehene, hin- und herbewegbare Schnecke und mindestens einen in der Bewegungsbahn der Schnekkenstege angeordneten Stauring im Schneckengehäuse aufweist.The invention relates to a device for mixing, kneading and degassing plastic Masses that a reciprocating screw provided with interrupted screw flights and at least one baffle ring arranged in the movement path of the screw flights in the screw housing having.

Bei der Verarbeitung von plastischen Massen wie z.B. von Kunststoffen wird eine dosierte Mischung von Kunststoffpulver, Farbe, Weichmacher und Füllstoff in die Bearbeitungsvorrichtung eingeführt, von der Schnecke unter Druck gesetzt und zur Austrittsdüse bewegt. Während dieser Bearbeitung werden die erwähnten Bestandteile.gemischt und erwärmt, wobei sie oft eine chemische Veränderung erfahren. Es ist dabei wichtig, daß das durch die Düse austretende Produkt homogen und porenfrei ist.When processing plastic materials such as plastics, a dosed mixture is used of plastic powder, paint, plasticizer and filler introduced into the processing device by the screw is pressurized and moved to the outlet nozzle. During this processing, the The components mentioned are mixed and heated, often undergoing a chemical change. It is It is important that the product emerging through the nozzle is homogeneous and pore-free.

Beim Einbringen der verschiedenen Materialien in die Schneckenmascnin&ist es nicht möglich, zu verhindern, daß das eingebrachte Gut Luft- und Wasserdampfporen besitzt. Ferner können durch die chemische Umsetzung während der Verarbeitung gashaltige Poren entstehen, die unerwünscht sind und entfernt werden müssen. In gewissen Fällen ist es notwendig, relativ leichtflüchtige Lösungsmittel in der zähflüssigen Phase aus dem Material zu entfernen.When introducing the various materials into the screw machine, it is not possible to prevent that the introduced material has air and water vapor pores. Furthermore, through the chemical Implementation during the processing gas-containing pores arise, which are undesirable and removed Need to become. In certain cases it is necessary to use relatively volatile solvents in the viscous Phase to remove from the material.

Ein Abzug der Gase und Dämpfe durch direkten Anschluß einer Vakuum-Pumpe oder durch eine Verbindung mit dem Freien führt nicht zum Ziel, da das Produkt unter Druck steht und da die Bläschen von einer dicken Schicht des zähen Produktes umgeben sind, so daß sie nicht zur Oberfläche durchbrechen können. Aus diesem Grunde hat man bereits vorgeschlagen, einen Stauring zu verwenden, der den Durchlaß zwischen der Schnecke und dem Schneckengehäuse auf einen dünnen ringförmigen Spalt beschränkt. Das Produkt tritt durch diesen Spalt in der Form eines dünnen Schlauches heraus, so daß die Gas- und Dampfbläschen die dünne Schicht durchbrechen können und an die Oberfläche "gelängen. Unmittelbar nach dem Stauring ist im Schneckengehäuse eine Öffnung für den Austritt der Gase vorgesehen, die ins Freie oder in eine Vakuum-Pumpe führt.A withdrawal of gases and vapors by direct connection to a vacuum pump or through a connection with the outdoors does not lead to the goal, because the product is under pressure and because the bubbles of are surrounded by a thick layer of the tough product so that they do not break through to the surface be able. For this reason it has already been proposed to use a storage ring that the Passage between the screw and the screw housing restricted to a thin annular gap. The product emerges through this gap in the form of a thin tube, so that the Gas and vapor bubbles can break through the thin layer and reach the surface. Immediately after the dam ring there is an opening in the screw housing for the gases to exit, which leads into the open air or into a vacuum pump.

Der Stauring kann im Gehäuse stillstehen oder auf der Schnecke mitdrehend ausgebildet sein. Wichtig ist nur, daß keine toten Räume entstehen, in welchen Produktteilchen liegen bleiben und sich dabei verfärben oder chemisch zersetzen. Zu diesem Zwecke werden die:Stauringe aus zwei Konen zusammengesetzt, "wobei der erste Konus mit spitzem Öffnungswinkel den Querschnitt langsam reduziert und der zweite Konus mit stumpfem Winkel den Querschnitt sehr rasch wieder vergrößert.The baffle ring can stand still in the housing or be designed to rotate on the worm. Important is only that there are no dead spaces in which product particles remain and become discolored or chemically decompose. For this purpose the: retaining rings are composed of two cones, "where the first cone with an acute opening angle slowly reduces the cross-section and the second cone very quickly increases the cross-section again with an obtuse angle.

Wenn die Schnecke nur eine Drehung ausführt, so ist es einfach, die Enden der Schneckenstege so nahe an den Konen vorbeistreichen zu lassen, daß kein toter Raum entsteht. Bei Maschinen, deren Schnecke zusätzlich zur Drehbewegung eine axiale hin- und hergehende Bewegung ausführt, kann dieses nahe Vorbeistreichen am Stauring mit einfachen Mitteln nicht erreicht werden. Ferner besteht bei solchen Schn^k:- kenmaschinen das Problem der Weiterführung des aus dem Stauring verströmenden Produktes ohne jede unerwünschte Stauung trotz der axialen Bewegung der Welle. Eine solche Stauung würde eine Verdickung der Schicht und somit eine Behinderung des Gasaustrittes verursachen, wobei sogar ein Austritt des Materials durch den Ausdampf schlitz erfolgen kann.If the auger only makes one turn, it is easy to get the ends of the auger flights that close to let brush past the cones so that no dead space is created. With machines, their screw executes an axial reciprocating motion in addition to the rotary motion, this can sweep close by at the dam ring cannot be reached with simple means. Furthermore, with such a sn ^ k: - kenmaschinen the problem of the continuation of the product flowing out of the retaining ring without any undesirable Jam despite the axial movement of the shaft. Such a congestion would result in a thickening cause the layer and thus an obstruction of the gas escape, with even an escape of the material can be done through the evaporation slot.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ohne Bildung von toten Räumen und Stauungen eine gleichmäßig dicke Schicht plastischer Masse aufrechtzuerhalten, wodurch eine wirkungsvolle und gleichmäßige Entgasung ermöglicht werden soll.The invention is based on the object, in a device of the type mentioned at the outset, without formation to maintain an evenly thick layer of plastic mass from dead spaces and congestion, whereby an effective and even degassing should be made possible.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die den Schneckenstegen zugekehrten Flächen des Stauringes bzw. der Stauringe einen der Bewegungsbahn der benachbarten Schneckenstege angepaßten Verlauf aufweisen, durch den der axiale Abstand zwischen dem Schneckensteg der hin- und herbewegbaren Schnecke und dem jeweiligen Stauring konstant haltbar ist. In dieser Weise bleibt die Spaltbreite auch während der axialen Hin- und Herbewegung der Schnecke konstant, so daß während des Betriebes der Einrichtung ein Materialfilm konstanter Stärke entsteht, der eine wirkungsvolle Entgasung des Materials ermöglicht.According to the invention it is therefore proposed that the surfaces facing the screw flights of the The congestion ring or the congestion rings are adapted to the movement path of the adjacent screw flights Have course through which the axial distance between the screw flight of the reciprocable The screw and the respective storage ring can be kept constant. In this way, the gap width also remains constant during the axial reciprocating movement of the screw, so that during operation of the Establishing a material film of constant thickness is created, which ensures effective degassing of the material enables.

Die dünne Schicht bleibt auch hinter dem Stauring aufrechterhalten, und zwar auch während der rückläufigen Bewegung der Schnecke. Die dünne Schicht darf nicht abgebaut und gestaut sein, damit kein Material durch die Entgasungsöffnungen austreten kann.The thin layer is also maintained behind the dam ring, even during the retrograde Movement of the snail. The thin layer must not be broken down and jammed, so that no material can escape through the vent openings.

Zu diesem Zwecke sind in die unmittelbar hinter dem Stauring bzw. den Stauringen liegenden unterbrochenen Schneckenstege Stegschließteile einsetzbar und im Bereiche dieser Schneckenstege angeordnete Knetzähne entfernbar.For this purpose, the ones immediately behind the retaining ring or rings are interrupted Screw webs web strikers can be used and kneading teeth arranged in the area of these screw webs removable.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, an embodiment of the subject invention is shown, namely shows

F i g. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung,F i g. 1 shows a vertical longitudinal section through the device,

F i g. 2 einen vertikalen Längsschnitt in vergrößerter Darstellung durch einen Stauring,F i g. 2 shows a vertical longitudinal section in an enlarged representation through a retaining ring,

F i g. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den gleichen Stauring undF i g. 3 shows a horizontal longitudinal section through the same storage ring and

F i g. 4 Varianten des Stauringquerschnittes.F i g. 4 variants of the cross-section of the retaining ring.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 weist ein Getriebe 1 auf, welches eine Schnecke 2 antreibt und gleichzeitig in eine axial hin- und hergehende Bewegung versetzt. Die Schnecke 2 ist in einem Gehäuse 4 untergebracht, welches einen Einfülltrichter 3 und Knetbolzen 5 und 5 α besitzt. Diese dem Knetvorgang dienende Bolzen sind am Umfang des Gehäuses verteilt angeordnet und verhindern ein Mitdrehen des Produktes. Ferner sind im Gehäuse 4 Stauringe 6 vorgesehen, wobei nach jedem Stauring 6 ein Gasabzugstutzen 7 vorhanden ist. Das fertige Produkt tritt durch die Düsenöffnung 8 aus der Vorrichtung.The device according to FIG. 1 has a gear 1 which drives a worm 2 and at the same time sets it in an axially reciprocating movement. The screw 2 is housed in a housing 4 which has a hopper 3 and kneading bolts 5 and 5 α . These bolts, which are used for the kneading process, are distributed around the circumference of the housing and prevent the product from rotating at the same time. Furthermore, baffle rings 6 are provided in the housing 4, a gas discharge nozzle 7 being present after each baffle ring 6. The finished product emerges from the device through the nozzle opening 8.

Die Schnecke 2 ist mit unterbrochenen Schneckenstegen versehen. Die Schneckenstege 9, 9', 9" weisen eine große Ganghöhe auf, während die Schneckenstege 10, 10', 10" nur eine kleine Ganghöhe besitzen. Unterschiede in der Ganghöhe werden dadurch erreicht, indem man entweder die Steigung variiert oder die Schnecke verschiedengängig macht. Der Unterbruch zwischen den Schneckenstegen erlaubt das Durchtreten dex Knetbolzen 5 und 5 a. The screw 2 is provided with interrupted screw flights. The screw flights 9, 9 ', 9 "have a large pitch, while the screw flights 10, 10', 10" have only a small pitch. Differences in the pitch are achieved by either varying the pitch or making the worm gear differently. The interruption between the screw flights allows the kneading bolts 5 and 5 a to pass through.

Die nähere Ausbildung der Stauringe ist aus den Fig.2 und3 ersichtlich. Der Stauring6 ist nicht als einfacher Rotationskörper ausgeführt, sondern so geformt, daß derselbe der axialen Bewegung der Schnecke entspricht. Die den Schneckenstegen zugekehrten Flächen des Stauringes weisen einen der Bewegungsbahn der benachbarten Schneckenstege angepaßten Verlauf, durch den der axiale Abstand zwischen dem Schneckensteg der Schnecke und dem Stauring konstant gehalten wird. Es wird jetzt angenommen, daß der Anfang der Schnecke, welche das Produkt vom Stauring weiterführt, oben eine Mittelstellung hat und nach 90° Drehung die äußerste rechte Stellung erreicht. Nach 180° Drehung wird die untere Mittelstellung, nach 270° Drehung die äußerste Axialstellung links und nach 360° Drehung wieder die Ausgangsstellung erreicht. Der gemäß dem Ausführungsbeispiel gestaltete Stauring hat stets den gleichen kleinen axialen Abstand zum Schneckenanfang. Rein geometrisch betrachtet kann der Stauring in eine Anzahl, z.B.. 360 Radial-Lamellen, unterteilt werden, wobei von diesen Lamellen die 1. und 180., d. h. die obere und die untere Lamelle nicht verschoben, während die 90. und 270. den Endstellungen der Welle entsprechend in axialer Richtung maximal nach rechts bzw. nach links verschoben wird. Die axiale Lage der übrigen Lamellen wird den Zwischenstellungen der Welle entsprechend festgelegt.The more detailed design of the retaining rings can be seen in FIGS. The congestion ring6 is not available as a simple rotation body executed, but shaped so that the same of the axial movement of the Corresponds to snail. The surfaces of the retaining ring facing the screw flights have one of the movement path the adjacent screw flights adapted course, through which the axial distance between the screw flight of the screw and the dam ring is kept constant. It is now believed that the beginning of the screw, which continues the product from the accumulation ring, has a middle position at the top has reached the rightmost position after turning it 90 °. After 180 ° rotation, the lower middle position, after 270 ° rotation the extreme left axial position and again after 360 ° rotation reached the starting position. The retaining ring designed according to the exemplary embodiment always has the same small axial distance to the beginning of the screw. From a purely geometrical point of view, the storage ring can be converted into a Number, e.g. 360 radial lamellas, of which the 1st and 180th, i.e. H. the upper and the lower lamella not moved, while the 90th and 270th the end positions of the Shaft is shifted accordingly in the axial direction maximally to the right or to the left. The axial The position of the remaining lamellas is determined according to the intermediate positions of the shaft.

In der F i g. 2 ist mit 4'der hintere Gehäuseteil dargestellt, welcher zweckmäßigerweise in der vertikalen Längsebene geteilt ist und zwecks Reinigung auseinandergeklappt werden kann. Der entsprechende Teil 6' des Stauringes ist unmittelbar vor den Gasabzugstutzen? im Gehäuseteil 4' eingesetzt. Das Ende der Schnecke mit kleiner Steigung ist in der oberen und in der unteren axialen Stellung dargestellt und mit 9 α bzw. 9 c bezeichnet. Mit 10 α und 10 c ist der Anfang der Schnecke mit großer Steghöhe in der oberen Stellung und in der unteren Mittelstellung veranschaulicht. In FIG. 2 the rear housing part is shown with 4 ′, which is expediently divided in the vertical longitudinal plane and can be unfolded for the purpose of cleaning. The corresponding part 6 'of the storage ring is immediately in front of the gas vent? used in the housing part 4 '. The end of the screw with a small pitch is shown in the upper and in the lower axial position and denoted by 9 α and 9 c , respectively. With 10 α and 10 c , the beginning of the screw is illustrated with a large land height in the upper position and in the lower middle position.

Bei dem Beginn der Drehung der Welle befindet sich der Schneckensteg 9 zuerst in der Stellung 9 a (oben) und nimmt nach 90° die Stellung 9 b (Fi g. 3) ίο und weiter nach 180° die Stellung 9 c ein. Die Stellung des Schneckensteges nach 270° ist mit 9 d bezeichnet, worauf der Schneckensteg wieder in die obere StellungAt the beginning of the rotation of the shaft, the screw flight 9 is first in the position 9 a (above) and after 90 ° it assumes the position 9 b (Fig. 3) and further after 180 ° the position 9 c. The position of the screw flight after 270 ° is denoted by 9 d , whereupon the screw flight returns to the upper position

9 α zurückkehrt.. Der Stauring 6 ist dabei so geformt, daß der axiale Abstand zwischen den konischen Flächen desselben und den angeschrägten Enden der Schnecken bei jeder Wellenstellung gleich bleibt. Ähnlich nimmt der Schneckensteg 10 die Stellung9 α returns .. The baffle ring 6 is shaped so that the axial distance between the conical surfaces of the same and the beveled ends of the screws remains the same for every shaft position. The screw flight 10 takes the position similarly

10 a, 10 b, 10 c und 10 d ein, wobei der Abstand zwischen dem Stauring 6 und dem Schneckensteg 10 enger ist, um alle austretenden Produktteile zu erfassen und weiterzuführen.10 a, 10 b, 10 c and 10 d , the distance between the retaining ring 6 and the screw flight 10 being narrower in order to capture and carry on all emerging product parts.

Um das aus dem Stauring austretende Produkt auch dann ohne Stau weiterführen zu können, wenn sich die Welle axial zum Stauring zurückbewegt, wer- -.5.In order to be able to continue the product emerging from the congestion ring without a congestion, if If the shaft moves back axially to the retaining ring, -.5.

den in der Entgasungszone zwei bis drei Schneckenstege eingeschaltet, deren Ganghöhe größer ist als vor dem Stauring. Ferner ist es zweckmäßig, hinter den Gasabzugsstutzen 7 die unterbrochenen Schneckenstege 9', 9" durch den Einsatz von Stegschließteilen 11 zu schließen und die entsprechenden Knetbolzen 5 α zu entfernen. Dadurch wird die Förderwirkung der Schnecke erhöht.switched on two to three screw flights in the degassing zone, the pitch of which is greater than before the storage ring. Furthermore, it is useful to place the interrupted screw flights behind the gas discharge nozzle 7 9 ', 9 "to close by the use of bar strikers 11 and the corresponding kneading bolts 5 α to remove. This increases the promotional effect of the Auger increased.

Nach dieser Zone erhöhter Steigung muß der Druck wieder neu aufgebaut werden, und zwar mittels der nachfolgenden Schneckenstege, die nur eine kleinere Steigung aufweisen. Die Schneckenstege sind unterbrochen, um das Durchtreten der im Gehäuse fixierten Knetzähne zu erlauben und gleichzeitig eine Knetwirkung zu erzielen.After this zone of increased slope, the pressure must be built up again, by means of of the following screw flights, which have only a smaller pitch. The screw flights are interrupted, to allow the kneading teeth fixed in the housing to pass through and at the same time a kneading effect to achieve.

Im Betrieb wird das Produkt in die Vorrichtung eingefüllt und gerät zuerst in eine Zone erhöhter Steigung, anschließend in eine Zone kleiner Steigung zum Druckaufbau und Durchkneten. Anschließend erfolgt die Entgasung mittels der beschriebenen Stauringe, worauf der Druck neu aufgebaut wird. Die Entgasung kann ein oder mehrere Male durchgeführt werden, wobei im letzteren Falle mehrere Stauringe hintereinander geschaltet werden.During operation, the product is poured into the device and first enters a zone of increased incline, then into a zone of small incline for pressure build-up and kneading. Then takes place degassing by means of the baffle rings described, whereupon the pressure is built up again. The degassing can be carried out one or more times, in the latter case several retaining rings one after the other be switched.

In den F i g. 1 bis 3 sind die Stauringe im Profil als Dreieck dargestellt. Es ist jedoch möglich, daß die Stauringe auch andere Profile haben können, wie dies aus der F i g. 4 ersichtlich ist. Die vier dargestellten Profile entsprechen der jeweiligen axialen Verschiebung durch die Hin- und Herbewegung der Knetschnecke. In the F i g. 1 to 3, the retaining rings are shown in profile as a triangle. However, it is possible that the Storage rings can also have other profiles, as shown in FIG. 4 can be seen. The four depicted Profiles correspond to the respective axial displacement caused by the back and forth movement of the kneading screw.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for mixing, kneading and degassing of plastic masses, the one with interrupted Screw flights provided, reciprocating screw and at least one in the movement path of the screw flights has a retaining ring in the screw housing, characterized in that the the Screw webs (9, 9 ', 9 ") facing surfaces of the congestion ring or the congestion rings (6) one of the The path of movement of the adjacent screw flights (9, 9 ',' 9 ") have an adapted course, through which the axial distance between the screw flight can be moved back and forth The screw (2) and the respective baffle ring (6) can be kept constant.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the intermittent screw webs (9, 9 ', 9 ") located immediately behind the retaining ring or the retaining rings (6) can be used with web closing parts (11) and kneading bolts ( 5 d) are removable.